Kész polimerek reakciói. Makromolekulák átalakítása. Makromolekulák átalakítása. Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása cellulóz, PVAc

Átírás

1 Kész polimerek reakciói 8. hét Természetes és mesterséges makromolekulák átalakítása cellulóz, PVAc szabad funkciós csoportok reakciói bomlási folyamatok Térhálósítási folyamatok A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz észterek - nitrálás, acilezés cellulóz + salétromsav cellulóz-nitrát + víz Cellulóz-nitrát (NC) nitráló elegy: % HNO % H 2 SO % H 2 O nitrálási fok oldhatóság (alkohol, észterek) 10,5-12,4 % N-tartalom 1,8-2,4 OH-észterezett oldószeres ragasztó, lakk 1

2 A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz észterek - nitrálás, acilezés cellulóz + karbonsavanhidrid cellulóz-észter + sav cellulóz-acetát (CA), cellulóz-propionát, cellulóz-acetobutirát (CAB) A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz éterek - alkilezés, karboxilezés alkáli-cellulóz + klórozott CH alkil-cellulóz + NaCl alkáli-cellulóz + klór-metán klór-etán metil-cellulóz etil-cellulóz A cellulóz szabad alkoholos hidroxil-csoportjainak szubsztitúciós (kondenzációs) reakciói: cellulóz éterek - alkilezés, karboxilezés alkáli-cellulóz + klórozott karbonsav karboxi-cellulóz karboxi-metil-cellulóz 2

3 Karboxi-metil-cellulóz (CMC) éterezési fok: 0,6-1,0; Na-só formájában; általános tapéta ragasztó; Poli(vinil-acetát) poli(vinil-alkohol) PVAc direkt hidrolízise savas vagy lúgos katalízissel - lineáris szerkezet, nincs oldallánc - hidrogén-kötések nagy száma miatt kristályos polimer - marad acetát-csoportja is térhálósítás: szervetlen komplexképzıkkel dikarbonsavak, diizocianátok 3

4 Ragasztás technológiai mővelet ragasztóanyagok szilárd anyagok felületét tapadással (adhézió) és saját szilárdságukkal (kohézió) kötik össze az összekötött anyagok szerkezeti felépítése, eredeti tulajdonságai lényegesen nem változik kötıanyagok az összekötés három dimenzióban történik Felvitel illesztés kötés kialakulása Ragasztás technológiai mővelet felvitel illesztés kötés kialakulása A ragasztó kötés kialakulásának lépései felvitel ragasztó csepp molekuláris kölcsönhatások felület illesztés nedvesítés peremszög beszivárgás folyadék viszkozitás kötés kialakulása nedvesítés és adszorpció határfelületi energiák beszivárgás a felszíni rétegbe fizikai és kémiai kölcsönhatások 4

5 Felvitel folyadék állapot szilárd folyadék gız háromfázisú rendszer folyadékadhézió: nedvesedéssel kontakt helyzet a peremszög és a felületek energiája folyadékcsepp γ sl γ lv γ sv Young egyenlet θ γ sv γ sl cosθ = γ lv Felvitel folyadék állapot szilárd folyadék gız háromfázisú rendszer folyadékadhézió: nedvesedéssel kontakt helyzet a peremszög és a felületek energiája filmhelyzet szétterülési együttható szétterülés csak olyan felületen, amelynek felületi energiája nagyobb, mint a folyadék felületi feszültsége Harkins egyenlet S slv = γ sv (γ sl + γ lv ) 0 Felületi tapadás molekuláris kölcsönhatások a szilárd felület szerkezete, struktúrája, felületi energiája a ragasztóanyag felületi feszültsége a ragasztóanyag reológiai tulajdonságai a szilárd-folyadék határfelületi energia nagysága technológiai paraméterek hımérséklet nyomás 5

6 A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni elsırendő, H-kötés, Van der Waals kötéstípus energia (kj/mol) típus energia (kj/mol) kovalens H-kötés 8-40 ionos dipól-dipól 4-20 fémes London < 10 Lewis - 80 A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni elsırendő, H-kötés, Van der Waals fémek: a fém jellegétıl függıen O-, OH-, vagy S- kötések -OH, -COOH, -NH 2, -N=C=O, -COOC- üveg: sziloxánok -O-Si-O- kötések mőanyag: kis felületi energia hasonló felépítéső ragasztóval A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni faanyag: elsırendő- és H-kötések felületi energia: γ slv ~ mj/m 2 - viszonylag magas változatos ragasztó-összetétel alkalmas porózusság eltérése keményfa, fenyıféle növekedési sebesség - korai és késıi pászta megmunkálás 6

7 megmunkálás iránya nyitott edények száma A szilárd felület szerkezete, felületi energiája a felülethez milyen kémiai kötésekkel lehet kapcsolódni faanyag: elsırendő- és H-kötések porózusság keményfa, fenyıféle kapillárisok alakja és hajlás-szöge (ϕ) nedvesedés: ha ϕ + θ < 180 felületi érdesség növelésével nedvesedést fokozni lehet víz-, extraktanyag-, gyanta-tartalom csiszolatlan durva fafelület kétirányban csiszolt fafelület négyszeresen csiszolt fafelület 7

8 A ragasztóanyag felületi feszültsége a nedvesedés feltétele, hogy a folyadék felületi feszültsége kisebb legyen, mint a felület felületi energiája r h ρ g γ = kapillárisban 2 hımérséklet-függés Eötvös törvény M γ ρl 2/3 = k ( T kr T ) A ragasztóanyag felületi feszültsége a fa felületi rétegben bekövetkezı abszopciós folyamatok miatt a felületi feszültség változik a koncentrációval Gibbs féle abszorpciós egyenlet határfelületi többletkoncentráció (Γ) c dγ Γ = RT dc A ragasztóanyag reológiai tulajdonságai elsısorban pórusos, kapillárisos felületeken jelentıs a behatolás (penetráció) sebessége Washburn egyenlet dh dt γ l cosθ = η( t) 4 r h 8